RCPTu

FAQ Sobre Piezocone de Resistividade (RCPTu)

Muitos profissionais, de diferentes formações e experiências, nos fazem questionamentos quando começamos a falar sobre o piezocone de resistividade (RCPTu).

Embora tenhamos publicado alguns trabalhos sobre o tema e feito apresentações no VIII e IX Seminário sobre Remediação e Reabilitação de Áreas Contaminadas, no 14o CBGE, no X Painel de Debates sobre Gerenciamento de Áreas Contaminadas, no 2013 NGWA Groundwater Summit (San Antonio/TX), na 9th Chlorcon (Battelle/2014), entre outros, muitos pontos ainda não puderam ser totalmente esclarecidos, com isso, as possibilidades dessa ferramenta ficam limitadas.

Vamos às perguntas mais frequentes:

1) Para que serve o RCPTu?

R: O ensaio de piezocone de resistividade (RCPTu), bem como o ensaio de piezocone (CPTu, também conhecido nos EUA como uCPT ou µCPT) têm como função básica fornecer, com alto grau de precisão e em escala de centímetros, um perfil hidroestratigráfico em alta resolução.

Esse perfil hidroestratigráfico é muito mais rico que um “perfil estratigráfico” ou “perfil litológico”, normalmente elaborado nas investigações, e é fundamental para as investigações geoambientais de áreas contaminadas porque determinam as zonas preferencias de fluxo e armazenamento e porque detectam as heterogeneidades hidrogeológicas, principal fonte de incertezas para a elaboração de um adequado Modelo Conceitual do Site (MCS). Esse MCS é a base para qualquer tomada de decisão a respeito da área contaminada, inclusive sobre o projeto de remediação.

Além dessa função primordial, o sensor de Condutividade Elétrica (chamado também de sensor de Resistividade Elétrica) consegue detectar variações da condutividade elétrica do solo, podendo indicar, por exemplo, uma intrusão (cunha) salina, ou a presença de água com muitos íons dissolvidos (contaminada por metais dissolvidos, ou zona de degradação anaeróbia de compostos orgânicos), ou ácida (vazamento de ácido ou chorume).

Uma informação importante é que o equipamento da ECD não possui cabos, o que torna o trabalho muito mais rápido e eficiente.

Equipamento (sensores) RCPTu

2) Qual a diferença do RCPTu para o CPT ou CPTu?

R: O ensaio de Cone Elétrico (CPT ou Cone Penetration Test) basicamente utiliza 2 sensores para fornecer as características do solo avaliado: resistência de ponta (Qc) e resistência ao atrito lateral (fs). Com essas duas características, é possível estabelecer com um grau adequado de precisão, o perfil estratigráfico daquele ponto, bem como alguns parâmetros de projetos geotécnicos. O ensaio de Piezocone (CPTu) utiliza, além dos 2 sensores, um terceiro, que mede as pressões neutras, ou poro pressão, ou seja, ele mede a pressão da água. A pressão esperada é a pressão hidrostática naquele ponto. Se há um excesso de poro pressão naquele ponto, ele é gerado pela cravação do cone (conjunto de sensores), então quanto maior o excesso de poro pressão, menores são os “espaços” pelos quais a água “caminha”, ou seja, menor a condutividade hidráulica naquele ponto. O ensaio de Piezocone de Resistividade (RCPTu) adiciona um sensor de condutividade elétrica do solo aos outros três, incrementando ainda mais a análise de alta resolução que se pode fazer da hidroestratigrafia, além de identificar variações na condutividade elétrica (cunha salina no aquífero, por exemplo).

3) O RCPTu tem alguma coisa a ver com SPT?

R: Excetuando-se o fato que ambos podem ser usados para obter parâmetros geotécnicos de projeto, não tem nada a ver. O RCPTu é um ensaio mecanizado, de alta precisão e tecnologia, enquanto o SPT é um ensaio que tem como objetivo principal fornecer apenas 1 parâmetro geotécnico (o “N”, que pode ser correlacionado com a resistência de ponta), e de modo secundário, obter amostras de solo (em geral, 15 cm para representar 1 m). O SPT pode ser mecanizado, mas o SPT manual, com tripé e operários puxando a corda com o peso corresponde a mais de 99% dos equipamentos dessa modalidade.

4) Os ábacos dos ensaios CPT/CPTu são baseados nos solos temperados e fornecem resultados muitas vezes discrepantes para os solos tropicais, isso é verdadeiro?

R: A afirmação tem um fundo verdadeiro (embora, nos estudos geotécnicos, o ábaco seja utilizado com excelentes resultados no Brasil inteiro). Porém, não tem quase nenhuma relação com a proposta da utilização do ensaio RCPTu para investigação geoambiental de áreas contaminadas. O famoso (na geotecnia) ábaco de Robertson foi formulado com base nos solos temperados e pode vir a dar resultados errados se aplicados em solos brasileiros para estudos geotécnicos. No entanto, no uso que a ECD está propondo (e que encontra respaldo na USEPA e em várias consultorias americanas), o ábaco de Robertson não é utilizado, pois a informação importante para as investigações de áreas contaminadas é o perfil hidroestratigráfico, ou seja, a identificação precisa das zonas de fluxo e armazenamento e das heterogeneidades em escala de centímetros, o que independe do ábaco.

Portanto, mesmo que a informação seja verdadeira, ela não se aplica ao uso do RCPTu proposto aqui.

5) O ensaio RCPTu serve “só” para elaborar o perfil estratigráfico?

R: O ensaio fornece muito mais que um simples perfil que poderia ser obtido com outra ferramenta (Amostragem de solo Direct Push, por exemplo). As informações obtidas com o RCPTu são muito mais ricas, precisas e com maior densidade de dados que podem ser correlacionados entre si. Um perfil obtido pelo RCPTu é verdadeiramente hidroestratigráfico de alta resolução, enquanto um perfil tradicional é, no máximo, estratigráfico em escala de metro. Como a maior fonte de incertezas na elaboração do Modelo Conceitual é a heterogeneidade hidrogeológica, essa ferramenta busca reduzir muito esse fator limitante.

Determinação das heterogeneidades hidrogeológicas

6) Como o sensor do RCPTu é cravado? Qualquer máquina consegue fazer esse ensaio?

R: O sensor RCPTu precisa ser cravado por pressão hidráulica a uma velocidade constante de 2 cm/s, necessita de uma força de cravação importante e não pode ser utilizada ferramenta percussiva (hammer, martelete, etc). Em resumo, a máquina tem que ser adequada e preparada para o ensaio, não é possível adaptar qualquer sonda para fazer esse tipo de trabalho.

7) Em quais situações o uso do RCPTu é mais indicado?

R: Nas áreas onde é necessária uma investigação detalhada bem feita e a elaboração de um modelo conceitual adequado. Essa situação acontece, geralmente, após a investigação confirmatória e antes da elaboração do plano de intervenção ou do projeto de remediação.

O uso do RCPTu independe do composto químico de interesse, pois a informação que ele dá é sobre o meio físico, em particular sobre as heterogeneidades hidrogeológicas, então, não importa se o composto químico é LNAPL, DNAPL, metais, pesticidas ou outro qualquer, mas sim se a identificação das zonas de fluxo e armazenamento é importante para as tomadas de decisão.

Especificamente o sensor de condutividade elétrica é altamente indicado quando o estudo pretende determinar anomalias desse parâmetro na água subterrânea. O caso mais clássico é a identificação e delimitação de cunha (intrusão) salina no aquífero. O sensor já foi usado com sucesso para identificar chorume em aterros sanitários, distribuição vertical de pluma de metais dissolvidos, entre outros.

8) Quais são as limitações do RCPTu

R: Basicamente o equipamento não conseguirá ser cravado com força hidráulica de 120 KN em material consolidado (rocha sã, alterada, aterros, matacões), ou em solos com resistência de ponta muito alta (cascalho, argilas muito compactadas). Vale ressaltar que outros equipamentos possuem a mesma limitação, em particular no material consolidado.

9) Existem outros métodos além do RCPTu para se obter um perfil hidroestratigráfico de alta resolução para determinar as heterogeneidades hidrogeológicas com precisão?

R: Sim, de acordo com as pesquisas mais recentes, há uma excelente correlação entre as ferramentas: CPTu, EC (Condutividade Elétrica do solo) – os ensaios RCPTu são a soma desses dois – , PPDT (dissipação de poro pressão) – esse ensaio é feito com o equipamento RCPTu – , HPT (Hydraulic Pressure Test), DPIL (Direct Push Injection Logging) e PST (Pneumatic Slug Test). Maiores informações podem ser obtidas nesse paper: http://www.cpt10.com/PDF_Files/3-33Quihap.pdf .

A conclusão disso é que todas essas ferramentas são importantes e muito boas para se definir um perfil hidroestratigráfico adequado, no entanto, algumas respondem melhor a determinadas situações. Por exemplo, o PPDT e o PST são mais precisos, porém, são pontuais (não contínuos), um respondendo melhor em argilas (PPDT), outro em areias (PST). O HPT e o DPIL dependem de injeção de fluido na formação para que os resultados sejam obtidos, o que nem sempre é positivo em uma investigação geoambiental. Em resumo, é preciso conhecer o site e as ferramentas para que se tenha o melhor uso dessas, mas o RCPTu tem a vantagem de ser contínuo, aplicável a um gradiente maior de litologias, não precisar de cabos nem calibração “in situ” e ser composto de 4 sensores que medem características diferentes.

10) O ensaio RCPTu funciona igual ao MIP?

R: Não, são ensaios que se complementam, porém, são muito diferentes. O Membrane Interface Probe (MIP) é um sensor que indica qualitativamente, em campo, distribuição vertical de concentrações de alguns compostos químicos de interesse, em particular dos solventes clorados, com algumas limitações conhecidas. Juntamente com os métodos LIF (Laser-Induced Fluorescence, sensor que indica concentração de hidrocarbonetos), são muito usados nos EUA em investigações de alta resolução. Ambos são considerados pela EPA como métodos “Direct Push” (ver informações em http://www.clu-in.org/characterization/technologies/mip.cfm para o MIP e em http://www.clu-in.org/characterization/technologies/lif.cfm para os LIF). Os ensaios derivados do CPT (CPT, CPTu e RCPTu), da mesma forma são considerados “Direct Push” (http://www.clu-in.org/characterization/technologies/dpgeotech.cfm) e são muito utilizados nas investigações geoambientais de alta resolução.

Porém, o ensaio RCPTu não fornece valores de concentração de compostos químicos, e o MIP e os LIFs não fornecem informações sobre o perfil hidroestratigráfico, nem sobre as heterogeneidades hidrogeológicas. Desta forma, pode-se dizer que um complementa o outro e que, sem informações da hidroestratigrafia, os resultados do MIP perdem muito da sua relevância.

11) O RCPTu é muito caro?

R: Inicialmente é preciso ponderar se o uso de ferramentas adequadas para uma investigação de qualidade é caro. A alternativa a isso é realizar trabalhos e tomadas de decisões baseadas em dados ruins e pouco confiáveis. Certamente irá ficar mais caro tomar uma decisão errada. Há inúmeros exemplos (um deles pode ser visto aqui: http://www.46cbg.com.br/0110/venus/09h50_luis_pereira_01-10_slvenus.pdf ) de projetos de remediação que tiveram que ser totalmente remodelados depois de funcionarem (de modo errado) por anos, pois foram baseados em investigações imperfeitas. Sem falar na possibilidade de custos ambientais elevadíssimos.

Descontando-se esse fator, ainda assim o custo dessa ferramenta é baixo. Custa aproximadamente a metade de sondagens Direct Push mecanizada ou de poços de monitoramento instalados com Hollow para a mesma quantidade de metros, uma vez que os ensaios são muito mais rápidos que essas outras modalidades. Se o cálculo do custo for custo por dado obtido, o RCPTu é extremamente mais barato que qualquer outro método de coleta de dados para investigação geoambiental, pois fornece informação de 4 sensores a cada 1 cm.

12) A CETESB (ou qualquer outro órgão ambiental) aceita o RCPTu?

R: Certamente aceita, pois o RCPTu é uma ferramenta que vai fornecer subsídios para a elaboração de um Modelo Conceitual adequado, que é exatamente o que o órgão ambiental quer. Obviamente não pode ser a única ferramenta para se avaliar uma área contaminada ou suspeita de contaminação, mas é a melhor ferramenta para detectar heterogeneidades hidrogeológicas. Os ensaios CPT, CPTu e CE (somente a condutividade elétrica que, no presente caso, é feito em conjunto com o CPTu) são ferramentas recomendadas pelos órgãos ambientais americanos para se realizar o TRIAD Approach, abordagem que prioriza a elaboração em campo de um Modelo Conceitual com as incertezas gerenciáveis. Essa abordagem, obrigatoriamente, deve utilizar ferramentas de investigação de alta resolução, entre elas, o RCPTu.